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Hydrologische Modelle sind im Wesentlichen Computerprogramme, die die Abflussmengen in einem Fluss bei einer spezifischen Regenmenge simulieren. Diese Modelle müssen für ein bestimmtes Einzugsgebiet etwas angepasst werden, damit der berechnete Abfluss mit einem gemessenen Abfluss übereinstimmt. Wenn die Modelle auf ein Einzugsgebiet eingestellt sind, kann man sie brauchen um Hoch- und Niedrigwasser vorherzusagen.


Das CrowdWater Spiel kontrolliert die Qualität der Wasserstandsbeobachtungen, welche durch die CrowdWater App von “Citizen Hydrologists” (Hobby-HydrologInnen) hochgeladen wurden. Die SpielerInnen vergleichen zwei Fotos, das Originalfoto mit der virtuellen Messlatte und ein weiteres, welches an der gleichen Stelle, aber zu einem späteren Zeitpunkt aufgenommen wurde. Die SpielerInnen wählen eine Wasserstandsklasse für das neue Foto aus, indem sie dieses Foto mit der virtuellen Messlatte vergleichen. Jedes Foto wird mehreren SpielerInnen gezeigt und bekommt daher viele Abschätzungen. Der Durchschnitt aller Abschätzungen für eine Wasserstandsklasse kann dann mit dem Originalwert, welcher durch die App bereitgestellt wurde, verglichen werden. So kann das CrowdWater Spiel die Werte der App bestätigen oder korrigieren. In dieser Studie beschreiben wir das Spiel und zeigen, wie wichtig dieses für die Qualitätskontrolle ist.

Sind Sie neugierig auf das Spiel geworden oder möchten Sie helfen die Qualitätskontrolle der Bilder durchzuführen? Sie können das Spiel hier spielen: www.crowdwater.ch/crowdwater-spiel/

Strobl, B., Etter, S., van Meerveld, I., Seibert, J.: The CrowdWater game: A playful way to improve the accuracy of crowdsourced water level class data – PLoS One, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222579, 2019.

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Seibert, J., van Meerveld, H.J., Etter, S., Strobl, B., Assendelft, R., Hummer, P.: Wasserdaten sammeln mit dem Smartphone – Wie können Menschen messen, was hydrologische Modelle brauchen? – Hydrologie & Wasserbewirtschaftung, 63, (2), https://doi.org/10.5675/HyWa_2019.2_1, 2019

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Seibert, J., Strobl, B., Etter, S., Hummer, P., van Meerveld, H.J.: Virtual staff gauges for crowd-based stream level observations, Front. Earth Sci. – Hydrosphere, https://doi.org/10.3389/feart.2019.00070, 2019.

Wir baten Passanten, die Abflussmenge in Flüssen, an denen sie vorbeikamen, abzuschätzen. Diese Befragung führten wir an 10 verschiedenen Flüssen durch, sowohl bei hohen als auch bei tiefen Wasserständen. In diesem Artikel beschreiben wir wie gut die Passanten den Abfluss, im Vergleich zu Messwerten, abschätzen konnten. Die Schätzungsfehler waren teilweise sehr hoch, allerdings waren die Mediane der Schätzungen überraschend nah am tatsächlichen Wert. Zusätzlich haben wir die Passanten gebeten, Wasserstandsklassen zu schätzen. Dafür zeigten wir ihnen ein Foto, das zu einem früheren Zeitpunkt an dieser Stelle aufgenommen wurde. In dieses Foto fügten wir digital eine Messlatte ein (siehe Foto). Diese Messlatte war in 10 Klassen unterteilt. Die Passanten mussten dann angeben, welchem dieser 10 Wasserstandsklassen der momentane Wasserstand im Fluss entsprach. Die allermeisten Schätzungen waren höchstens eine Klasse von der Expertenschätzung entfernt. Aufgrund dieser Resultate empfehlen wir, dass Citizen Science Projekte eher Daten zu Wasserstandsklassen statt Abflussmengen sammeln sollten. Die Abflussmengen können dann mithilfe von hydrologischen Modellen aus den Wasserstandsdaten abgeleitet werden.

Strobl, B., Etter, S., van Meerveld, I. and Seibert, J.: Accuracy of crowdsourced streamflow and stream level class estiamtes, Hydrological Sciences Journal, Special Issue: Hydrological Data: Opportunities and Barriers, https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1578966, 2019.


In dieser Studie haben wir untersucht, ob Abflussschätzungen von Passanten für die Anpassung von hydrologischen Modellen geeignet sind. Da wir noch nicht genug Daten aus der CrowdWater App hatten, haben wir künstliche Abflusszeitreihen mit Datenpunkten zu verschiedenen Zeitpunkten erstellt (z.B. ein Punkt pro Woche oder pro Monat). Zusätzlich haben wir Fehler, basierend auf Abflussschätzungen von 136 Befragten im Raum Zürich, zu den Daten hinzugefügt. Diese Daten entsprachen dann einer Zeitreihe, wie man sie erwarten könnte, wenn Passanten regelmässig Abflussmengen an einem Fluss schätzen. Diese künstlichen Zeitreihen wurden dann gebraucht um Modelle für sechs Schweizer Einzugsgebiete anzupassen. Die Ergebnisse zeigen, dass solche Schätzungen von ungeübten Beobachtern für die Modellanpassung zu ungenau wären. Falls diese Fehler allerdings (um ca. die Hälfte) reduziert werden könnten und im Schnitt pro Woche ein Wert während eines Jahres beigetragen würde, so hätten diese Daten einen Mehrwert gegenüber einer Situation wo keine Abflussdaten vorhanden sind. Ein solch angepasstes Modell könnte dann in Kombination mit einer Wettervorhersage für eine Hochwasservorhersage genutzt werden.

Etter, S., Strobl, B., Seibert, J., and van Meerveld, H. J. I.: Value of uncertain streamflow observations for hydrological modelling, Hydrol. Earth Syst. Sci., 22, 5243-5257, https://doi.org/10.5194/hess-22-5243-2018, 2018.

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Kampf, S., B. Strobl, J. Hammond, A. Anenberg, S. Etter, C. Martin, K. Puntenney-Desmond, J. Seibert, and I. van Meerveld (2018), Testing the waters: Mobile apps for crowdsourced streamflow data, Eos, 99, https://doi.org/10.1029/2018EO096355. Published on 12 April 2018.

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van Meerveld, H. J. I., Vis, M. J. P., and Seibert, J.: Information content of stream level class data for hydrological model calibration, Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 4895-4905, https://doi.org/10.5194/hess-21-4895-2017, 2017.

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Poster

Catchment Science Gordon Research Conference and Seminar – Ilja van Meerveld
Can citizens observe what models need? Evaluation of the potential value of crowd-sourced stream level observations for hydrological model calibration

Österreichische Citizen Science Konferenz 2018 – Barbara Strobl
CrowdWater als Bereicherung des Unterrichts?

Tag der Hydrologie 2018 – Jan Seibert
CrowdWater – Können Menschen messen was hydrologische Modelle brauchen?
Dieses Poster hat den Posterpreis 2018 in der Kategorie „Innovativste Studie“ gewonnen.

EGU 2018 – Simon Etter
Can citizens observe what models need?

MOOC

Ein MOOC (Massive Open Online Course) ist ein öffentlicher Online-Kurs im grösseren Stil. Wie in einem traditionellen Universitätskurs setzten sich Lernende über einen gewissen Zeitraum mit einem Thema auseinander. Jegliche Wissensvermittlung passiert jedoch online. Im MOOC „Wasser in der Schweiz“ können verschiedene Vorlesungen und Feldfilme angeschaut werden, sowie Lernkontrollen und praktische Aufträge gelöst werden. Der MOOC ist gegliedert in sieben Module, die je während einer Woche bearbeitet werden sollen.

CrowdWater hat sich an diesem MOOC der Universität Zürich beteiligt.

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